容器和虚拟化技术关系的研究_开题报告

（一）云计算架构发展现状

经典的云架构包括了IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）、PaaS（Platform as a Service，平台即服务）、SaaS（Software as a Service，软件即服务）三层服务。

IaaS层为基础设施运维人员服务，提供计算、存储、网络及其他基础资源，云平台使用者可以在上面部署和运行包括操作系统和应用程序在内的任意软件，无需再为基础设施的管理而分心。 

PaaS层为应用开发人员服务，提供支撑应用运行所需的软件运行时环境、相关工具与服务，如数据库服务、日志服务、监控服务等，让应用开发者可以专注于核心业务的开发。  

SaaS层为一般用户服务，提供了一套完整可用的软件系统，让一般用户无需关注技术细节，只需通过浏览器、应用客户端等方式就能使用部署在云上的应用服务。

IaaS的发展主要以虚拟机为最小粒度的资源调度单位，出现了资源利用率低、调度分发缓慢、软件堆栈环境不统一等一堆问题。PaaS在IaaS基础上发展而来，众多PaaS也意识到可以利用容器技术解决资源利用率问题，但是PaaS通常在应用架构选择、支持的软件环境服务方面有较大的限制，这带来了应用与平台无法解耦、应用运行时环境局限性强、运维人员控制力下降的问题。在过去很长一段时间里，虚拟化技术已经改变了现代计算方式，它能够提升系统资源使用效率、消除应用程序和底层硬件之间的依赖关系，同时加强负载的可以移植性和安全性，但是hypervisor和虚拟机只是部署虚拟负载的方式之一。作为一种能够替代传统虚拟化技术的解决方案，容器虚拟化技术凭借其高效性和可靠性得到了快速发展，它能够提供新的特性，并且帮助数据中心专家解决新的顾虑。

随着计算机技术推陈出新，应用的规模愈发庞大，逻辑愈发复杂，迭代更新愈发频繁，应用开发所需的统一规范和原有开发模式杂乱无章成了追求进步的主要障碍。

（二） 研究内容

容器为应用程序提供了隔离的运行空间：每个容器内都包含一个独享的完整用户环境空间，并且一个容器内的变动不会影响其他容器的运行环境。为了能达到这种效果，容器技术使用了一系列的系统级别的机制诸如利用Linux namespaces来进行空间隔离，通过文件系统的挂载点来决定容器可以访问哪些文件，通过cgroups来确定每个容器可以利用多少资源。此外容器之间共享同一个系统内核，这样当同一个库被多个容器使用时，内存的使用效率会得到提升。

对于系统虚拟化技术来说，虚拟层为用户提供了一个完整的虚拟机：包括内核在内的一个完整的系统镜像。CPU虚拟化技术可以为每个用户提供一个独享且和其他用户隔离的系统环境，虚拟层可以为每个用户分配虚拟化后的CPU、内存和IO设备资源。

虚拟化是资源的抽象化，即单一物理资源的多个逻辑表示，或者多个物理资源的单一逻辑表示，虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。虚拟化技术可以单硬件模拟多硬件并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。容器让开发者可以打包他们的应用以及运行系统包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口几乎没有性能开销,可以很容易地在机器和数据中心中运行。

虚拟化和Docker两种技术都是为了提高服务器的运行效率而开发的虚拟技术。但是提高效率的手段和方式有着本质的区别，可以理解为虚拟化技术是对硬件的虚拟，Docker容器技术是对软件系统的虚拟。

（三） 研究目标

容器技术诞生以来，几乎每个接触到容器的人都对容器与虚拟机的共性和差异产生巨大的疑问。^范文通过解释虚拟化和容器技术对比，探讨如何联合虚拟化和容器的力量来取得更佳的资源利用率，并借此研究未来两者在云计算架构中的应用。

二、^范文提纲

引言：云计算架构发展现状 

1虚拟化和容器基本概念

1.1虚拟化技术基本概念

1.1.1什么是虚拟化技术

1.1.2虚拟化技术特点和术语

1.2容器技术基本概念

1.2.1什么是虚拟化技术

1.2.2容器技术特点和术语

2虚拟化和容器技术在企业中的典型应用

2.1 vmware 虚拟化技术在企业中的应用

2.2 docker容器技术在企业中的应用

3虚拟化和容器技术对比

3.1浅层技术对比

3.2深层技术对比

3.3适用场景对比

4. 容器式的虚拟机，虚拟机式的容器

4.1小而美的Linux系统：RancherOS

4.2运行在硬件上的Docker：Hyper

4.3用户态的操作系统隔离：LXD

5未来：合作还是对抗

参考文献

三、参考文献

[1]James Turnbull.The Docker book[M]. Amazon Digital Services, Inc. 2014-7-12

[2]浙江大学SEL实验室.Docker容器与容器云[M].北京：人民邮电出版社. 2016

[3]杨保华,戴王剑,曹亚仑.Docker技术入门与实践 [M].北京：机械工业出版社. 2014

[4] 胡嘉玺.虚拟智慧VMware vsphere运维实录[M].北京：清华大学出版社，2011.2

[5] 王春海，虚拟化技术与动手实验[M]，机械工业出版社，2008.3

[6] VMware Workstation 与ESX Server 典型应用指南[M] ，中国铁道部出版社，2012.10

[7] 杨磊，浅谈存储虚拟化与服务器虚拟化[J]-中国新技术新产品2011（22）

[8] 童晓渝，吴刚，张云勇等，后电信时代[M]，北京人民邮电出版社，2010

[9] 董向军，张恩刚，张沛，等. 桌面虚拟化技术研究[J].  中国信息界, 2010

[10] 范恂毅,张晓和.新一代SDN:VMware NSX网络原理与实践[M]人民邮电出版社,2016